石墨烯环氧富锌涂料的制作方法

本发明涉及涂料技术领域，具体领域为石墨烯环氧富锌涂料。

背景技术：

石墨烯是一种新型的由碳原子构成的单层片状结构的二维材料，是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成的六角型呈蜂巢晶格的平面结构，是形成零维富勒烯、一维碳纳米管以及三维石墨的基本组成单元。石墨烯这种特殊的结构使其具有许多优异的理化性质，如强抗拉强度、高载流子迁移率、高热导率及低电阻率等，目前，石墨烯以特殊的结构和优异的性能应用于新能源电池、纳米复合材料、生物传感器以及催化剂载体等领域，同时石墨烯的这些优点能使其在涂料领域具有良好的应用前景。

相对于常规的防腐涂料，重防腐涂料能在相对苛刻的腐蚀环境里应用，比常规防腐涂料具有更长的保护期，环氧富锌底漆是重防腐涂料的一种，其以优异的物理机械性能和防腐性能得到广泛应用，为确保环氧富锌底漆的防腐性能，其内锌粉含量一般不低于干膜质量的80％，但如此高的锌粉含量也会带来诸多问题，如在储存过程中容易产生严重的沉底现象，在进行电焊切割等加工时会释放大量的氧化锌，容易导致工作人员产生“锌热病”，同时存在环境友好性差的缺点。

石墨烯被认为是一种在不降低环氧富锌涂料防腐性能的前提下，可以替代其中部分锌粉的理想材料，与传统的环氧富锌涂料相比在锌粉含量较低时就可以获得优异的防腐性能，因此石墨烯的加入降低环氧富锌涂料中锌粉的含量，同时保证其长效腐蚀防护性能。

然而石墨烯作为一种纳米材料，易团聚、难分散的特性使其在涂料中的应用被限制，为此而提出一种石墨烯环氧富锌涂料。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供石墨烯环氧富锌涂料，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：石墨烯环氧富锌涂料，其原材料组成和相应重量份数为：环氧树脂50～70份、石墨烯浆料2～8份、锌粉40～60份、滑石粉5～10份、防沉剂2～5份、聚酰胺固化剂30～40份、成膜助剂5～10份、去离子水20～40份。

优选的，石墨烯环氧富锌涂料，其原材料组成和相应重量份数为：环氧树脂55～65份、石墨烯浆料4～6份、锌粉45～55份、滑石粉6～9份、防沉剂3～4份、聚酰胺固化剂32～38份、成膜助剂6～9份、去离子水25～35份。

优选的，石墨烯环氧富锌涂料，其原材料组成和相应重量份数为：环氧树脂60份、石墨烯浆料5份、锌粉50份、滑石粉7份、防沉剂3.5份、聚酰胺固化剂35份、成膜助剂8份、去离子水30份。

优选的，所述石墨烯浆料的原材料组成为石墨烯粉体、丙烯酸、过硫酸铵、异丙醇、氢氧化钠、乙醇胺和去离子水。

优选的，所述石墨烯浆料的制备方法为：

1)向去离子水中加入过硫酸铵，待其溶解后，加入丙烯酸单体和异丙醇，对混合物进行加热搅拌，制备成丙烯酸溶液；

2)向步骤1)制备的丙烯酸溶液中加入氢氧化钠和乙醇胺溶液后加入石墨烯粉体进行搅拌，搅拌均匀，采用砂磨机对混合物进行研磨分散得到石墨烯浆料。

优选的，石墨烯环氧富锌涂料，其制备方法为：

1)将环氧树脂、聚酰胺固化剂、成膜助剂和去离子水混合均匀；

2)向步骤1)制备的混合物中加入锌粉、滑石粉、石墨烯浆料和防沉剂，进行高速分散，分散时间为30min，分散完毕后过滤得到石墨烯环氧富锌涂料。

本发明的有益效果是：墨烯环氧富锌涂料，通过制备聚丙烯酸盐类分散剂，其本身为阴离子型聚电解质，对于石墨烯有一定的分散作用，醇胺作为中和剂其锚定基团更容易与石墨烯表面结合，从而将石墨烯粉体均匀分散在以环氧树脂为主的涂料中，从而有效改善石墨烯粉体在涂料中易团聚、难分散的特性，使其在涂料中有更广泛应用，相比较于现有石墨烯环氧富锌涂料，直接将石墨烯粉体添加至涂料中，本发明通过预先将石墨烯粉体制备成更易分散的石墨烯浆料而有效改善石墨烯粉体在涂料中易团聚、难分散的特性，延长涂料保存期限。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

首先制备石墨烯浆料：

1)向200ml去离子水中加入2g过硫酸铵，待其溶解后，加入10g丙烯酸单体和16g异丙醇，对混合物进行加热搅拌，在温度为65～70℃时，继续加入80g丙烯酸单体、5g过硫酸铵和40ml去离子水，继续低速搅拌30min，制备成丙烯酸溶液；

2)向步骤1)制备的丙烯酸溶液中加入氢氧化钠和乙醇胺溶液至混合溶液ph值为9，后加入石墨烯粉体进行搅拌，搅拌均匀，采用砂磨机对混合物进行研磨分散得到石墨烯浆料备用。

然后制备墨烯环氧富锌涂料：

1)将环氧树脂50份、聚酰胺固化剂30份、成膜助剂5份和去离子水20份混合均匀；

2)向步骤1)制备的混合物中加入锌粉40份、滑石粉5份、石墨烯浆料2份和防沉剂2份，进行高速分散，分散时间为30min，分散完毕后过滤得到石墨烯环氧富锌涂料。

实施例2：

首先制备石墨烯浆料：

1)向200ml去离子水中加入2g过硫酸铵，待其溶解后，加入10g丙烯酸单体和16g异丙醇，对混合物进行加热搅拌，在温度为65～70℃时，继续加入80g丙烯酸单体、5g过硫酸铵和40ml去离子水，继续低速搅拌30min，制备成丙烯酸溶液；

2)向步骤1)制备的丙烯酸溶液中加入氢氧化钠和乙醇胺溶液至混合溶液ph值为9，后加入石墨烯粉体进行搅拌，搅拌均匀，采用砂磨机对混合物进行研磨分散得到石墨烯浆料备用。

然后制备墨烯环氧富锌涂料：

1)将环氧树脂55份、聚酰胺固化剂32份、成膜助剂6份和去离子水25份混合均匀；

2)向步骤1)制备的混合物中加入锌粉45份、滑石粉6份、石墨烯浆料3份和防沉剂2.5份，进行高速分散，分散时间为30min，分散完毕后过滤得到石墨烯环氧富锌涂料。

实施例3：

首先制备石墨烯浆料：

1)向200ml去离子水中加入2g过硫酸铵，待其溶解后，加入10g丙烯酸单体和16g异丙醇，对混合物进行加热搅拌，在温度为65～70℃时，继续加入80g丙烯酸单体、5g过硫酸铵和40ml去离子水，继续低速搅拌30min，制备成丙烯酸溶液；

2)向步骤1)制备的丙烯酸溶液中加入氢氧化钠和乙醇胺溶液至混合溶液ph值为9，后加入石墨烯粉体进行搅拌，搅拌均匀，采用砂磨机对混合物进行研磨分散得到石墨烯浆料备用。

然后制备墨烯环氧富锌涂料：

1)将环氧树脂57份、聚酰胺固化剂34份、成膜助剂6.5份和去离子水27份混合均匀；

2)向步骤1)制备的混合物中加入锌粉48份、滑石粉6.5份、石墨烯浆料4份和防沉剂3份，进行高速分散，分散时间为30min，分散完毕后过滤得到石墨烯环氧富锌涂料。

实施例4：

首先制备石墨烯浆料：

1)向200ml去离子水中加入2g过硫酸铵，待其溶解后，加入10g丙烯酸单体和16g异丙醇，对混合物进行加热搅拌，在温度为65～70℃时，继续加入80g丙烯酸单体、5g过硫酸铵和40ml去离子水，继续低速搅拌30min，制备成丙烯酸溶液；

2)向步骤1)制备的丙烯酸溶液中加入氢氧化钠和乙醇胺溶液至混合溶液ph值为9，后加入石墨烯粉体进行搅拌，搅拌均匀，采用砂磨机对混合物进行研磨分散得到石墨烯浆料备用。

然后制备墨烯环氧富锌涂料：

1)将环氧树脂60份、聚酰胺固化剂35份、成膜助剂8份和去离子水30份混合均匀；

2)向步骤1)制备的混合物中加入锌粉50份、滑石粉7份、石墨烯浆料5份和防沉剂3.5份，进行高速分散，分散时间为30min，分散完毕后过滤得到石墨烯环氧富锌涂料。

实施例5：

首先制备石墨烯浆料：

1)向200ml去离子水中加入2g过硫酸铵，待其溶解后，加入10g丙烯酸单体和16g异丙醇，对混合物进行加热搅拌，在温度为65～70℃时，继续加入80g丙烯酸单体、5g过硫酸铵和40ml去离子水，继续低速搅拌30min，制备成丙烯酸溶液；

2)向步骤1)制备的丙烯酸溶液中加入氢氧化钠和乙醇胺溶液至混合溶液ph值为9，后加入石墨烯粉体进行搅拌，搅拌均匀，采用砂磨机对混合物进行研磨分散得到石墨烯浆料备用。

然后制备墨烯环氧富锌涂料：

1)将环氧树脂62份、聚酰胺固化剂36份、成膜助剂8份和去离子水32份混合均匀；

2)向步骤1)制备的混合物中加入锌粉53份、滑石粉8份、石墨烯浆料6份和防沉剂3.6份，进行高速分散，分散时间为30min，分散完毕后过滤得到石墨烯环氧富锌涂料。

实施例6：

首先制备石墨烯浆料：

1)向200ml去离子水中加入2g过硫酸铵，待其溶解后，加入10g丙烯酸单体和16g异丙醇，对混合物进行加热搅拌，在温度为65～70℃时，继续加入80g丙烯酸单体、5g过硫酸铵和40ml去离子水，继续低速搅拌30min，制备成丙烯酸溶液；

2)向步骤1)制备的丙烯酸溶液中加入氢氧化钠和乙醇胺溶液至混合溶液ph值为9，后加入石墨烯粉体进行搅拌，搅拌均匀，采用砂磨机对混合物进行研磨分散得到石墨烯浆料备用。

然后制备墨烯环氧富锌涂料：

1)将环氧树脂65份、聚酰胺固化剂38份、成膜助剂9份和去离子水35份混合均匀；

2)向步骤1)制备的混合物中加入锌粉55份、滑石粉9份、石墨烯浆料7份和防沉剂3.8份，进行高速分散，分散时间为30min，分散完毕后过滤得到石墨烯环氧富锌涂料。

实施例7：

首先制备石墨烯浆料：

1)向200ml去离子水中加入2g过硫酸铵，待其溶解后，加入10g丙烯酸单体和16g异丙醇，对混合物进行加热搅拌，在温度为65～70℃时，继续加入80g丙烯酸单体、5g过硫酸铵和40ml去离子水，继续低速搅拌30min，制备成丙烯酸溶液；

2)向步骤1)制备的丙烯酸溶液中加入氢氧化钠和乙醇胺溶液至混合溶液ph值为9，后加入石墨烯粉体进行搅拌，搅拌均匀，采用砂磨机对混合物进行研磨分散得到石墨烯浆料备用。

然后制备墨烯环氧富锌涂料：

1)将环氧树脂70份、聚酰胺固化剂40份、成膜助剂10份和去离子水40份混合均匀；

2)向步骤1)制备的混合物中加入锌粉60份、滑石粉10份、石墨烯浆料8份和防沉剂4份，进行高速分散，分散时间为30min，分散完毕后过滤得到石墨烯环氧富锌涂料。

对实施例1至7制备的石墨烯环氧富锌涂料及以现有石墨烯环氧富锌涂料(对比例)进行多项检测，检测项目如下表：

检测结果：

1、储存稳定性观察

2、抗冲击性：

3、附着力：

4、耐水性：

5、耐盐雾性：

由试验结果可知，本发明墨烯环氧富锌涂料性能优异，可稳定储存。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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